نگاهی کامل به مدلسازی اطلاعات ساخت و بازارکار آن

مقدمه

مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (Building Information Modeling) یا به‌اختصار بیم (BIM)، تحولی بزرگ در زمینه ساخت‌وساز است که هدف آن اطمینان از احداث ساختارهای بی‌نقص از طریق مدیریت مؤثر اطلاعات است. از طریق مدل‌سازی می‌توان اطلاعات مربوط به طراحی، هزینه‌ها و مراحل ساخت را هماهنگ کرد.

مهندسان، سازندگان و معماران می‌توانند به اطلاعات دقیق در مورد قطعات و اجزای ساختمان دسترسی پیدا کنند. اطلاعات در یک مکان مرکزی ذخیره می‌شوند تا دسترسی به آنها آسان شود و قابلیت اشتراک‌گذاری مؤثرتری را ارائه دهند. در نتیجه، احتمال خطا و هدررفتن منابع و هزینه‌ها در حین ساخت از بین می‌رود

1. تاریخچه تکنولوژی BIM

فناوری‌های پشت مدل سای اطلاعات ساختمان تاریخی برابر با 50 سال دارد. دهه‌های 1970 و 1980 دهه‌های پیشرفت در محاسبات و توسعه نرم‌افزار بود. از این رو تعجبی ندارد که این سال‌ها را به عنوان تاریخچه BIM معرفی کنیم.

در سال ۱۹۷۵، پروفسور آمریکایی چارلز ام. ایستمن مقاله‌ای را با عنوان «استفاده از رایانه به‌جای طراحی دستی» منتشر کرد. پروفسور ایستمن استدلال کرد که داشتن ابزاری که اطلاعات مربوط به نقشه‌ها، نماها، چشم‌اندازها و بخش‌ها را در یک سند ترکیب می‌کند، چقدر می‌تواند انقلابی باشد.

همان‌طور که از نام این نشریه پیداست، قبل از اینکه BIM مورد قبول جریان اصلی محافل ساخت و طراحی قرار گیرد، هنجار نقشه‌های مدل‌های دستی بود. در طول دهه‌های 1970 و 1980، RUCAPS معمولاً به عنوان اولین نرم‌افزار مدل‌سازی اطلاعات ساختمان در محافل دانشگاهی پذیرفته شد.

با این وجود، اعتبار BIM به یک محقق یا یک کشور مربوط نیست. در طول دهه‌های بعد، این ابزار به دلیل رقابت بین کشورهای غربی و بلوک اتحاد جماهیر شوروی برای ایجاد راه حل کامل نرم‌افزار معماری برای ایجاد اختلال در جریان کار طراحی دو بعدی به کمک رایانه (CAD) تکامل یافت.

همان‌طور که در اوایل دهه 2000 نرم افزارها رونق گرفتند، فناوری BIM نیز پیشرفت زیادی کرد. وارد شدن برنامه هایی مانند رویت، طراحی و مدل‌سازی را به سطح جدید رساند. به ویژه از سال 2010 به بعد، الگوی جدیدی برای مدل‌سازی ایجاد شد. به لطف پیشرفت های هوش مصنوعی و ادغام با فناوری هایی مانند چاپ سه‌بعدی، AR یا VR مرزها و پتانسیل های BIM را به سطح جدیدی پیشرفت دادند.

2. مدل‌سازی اطلاعات ساختمان چیست؟

BIM یا مدل‌سازی اطلاعات ساختمان روندی برای ایجاد و مدیریت اطلاعات مربوط به یک پروژه ساختمانی در طول چرخه عمر پروژه است. یکی از کلیدی‌ترین نتایج این فرایند، مدل اطلاعات ساختمان است که شرح دیجیتالی هر جنبه از فرایند ساخت را ارائه می‌دهد.

درحقیقت، مدل‌سازی اطلاعات ساختمان تمام مؤلفه‌های یک ساختمان را در یک مکان جمع می‌کند. می‌توان برای نشان‌دادن کل چرخه عمر ساختمان، از زمان شروع کار و طراحی تا تخریب و استفاده مجدد از مصالح، از داده‌های BIM استفاده کرد. فضاها، سیستم، محصولات و توالی‌ها را می‌توان در مقیاس نسبی با یکدیگر و به نوبه خود نسبت به کل پروژه نشان داد.

مدل‌سازی اطلاعات ساختمان، کسانی که با صنعت ساختمان تعامل دارند را قادر می‌سازد تا اقدامات خود را بهینه کنند. نتیجه این کار شامل مدیریت بهینه، کیفیت بالای ساخت، پیش‌بینی خطرات، جلوگیری از هزینه‌های سربار و افزایش ارزش و سود بیشتر در پروژه‌های ساختمانی است.

3. کاربردهای مدل‌سازی اطلاعات ساختمان

مدل اطلاعات ساختمان را می‌توان برای اهداف زیر استفاده کرد:

• تجسم: رندرهای سه‌بعدی با کمی تلاش اضافی به‌راحتی تولید می‌شوند.
• برآورد هزینه: نرم‌افزار BIM دارای ویژگی‌های برآورد هزینه داخلی است. مقادیر مواد با ایجاد هرگونه تغییر در مدل، به طور خودکار استخراج و به‌روز می‌شوند.
• تعیین توالی ساخت: یک مدل اطلاعات ساختمان می‌تواند به طور مؤثری برای هماهنگی سفارش مصالح، ساخت و برنامه‌های زمانی برای تمام اجزای ساختمان استفاده می‌شود.
• تشخیص تداخل و برخورد: ازآنجاکه مدل‌های اطلاعات ساختمان برای مقیاس‌گذاری در فضای سه‌بعدی ایجاد شده‌اند، می‌توان همه سیستم‌های اصلی را فوراً و به طور خودکار از نظر تداخل بررسی کرد. به‌عنوان‌مثال، این فرایند می‌تواند تأیید کند که لوله‌کشی با تیرهای فولادی، مجاری یا دیواره‌ها تلاقی ندارد یا خیر!
• مدیریت تأسیسات: بخش‌های مدیریت تسهیلات می‌توانند از آن BIM برای نوسازی، برنامه‌ریزی ساخت و عملیات نگهداری استفاده کنند.

4. مدل‌سازی اطلاعات ساختمان برای چه کسانی مفید است؟

BIM فقط مختص معماران نیست! این ابزار مقادیر زیادی اطلاعات را در سیستم‌عامل ذخیره می‌کنند و آن‌ها را برای کاربران در زمینه‌های مختلف در صنعت ساختمان قابل‌استفاده می‌نمایند. اما کاربرد مدل‌سازی اطلاعات برای گروه‌های زیر ضروری است:

1.4. AEC

متخصصان AEC که در زمینه معماری، مهندسی و ساخت و ساز فعالیت می کنند، مهمترین گروه برای استفاده از مدل‌سازی اطلاعات ساختمان هستند. از مفاهیم اولیه و ایده های طراحی سازه ها تا مدیریت پس از ساخت گرفته تا ایجاد زیرساخت های لازم برای تعمیر و نگهداری، همه اینها توسط BIM طراحی می‌شوند.

2.4. MEP

افراد درMEP، سیستم های داخلی مانند برق یا لوله کشی را در خانه ایجاد می کنند. مدل‌سازی اطلاعات ساختمان به آنها کمک می‌کند تا سیستم ها را سریع و دقیق تخمین بزنند. آنها با BIM خطرات پیش‌بینی شنده و اتلاف زمان را کاهش می دهند و می توانند اطلاعات کامل و دقیق از فرایند تأسیسات الکتریکال و مکانیکال ساختمان داشته باشند.

5. مزایای مدل‌سازی اطلاعات ساختمان

شرکت هایی که از BIM استفاده می کنند، از مزایای این تکنولوژی برای مدیریت پروژه، برنامه ریزی، برآورد هزینه، تجزیه و تحلیل ریسک و مدیریت بهتر امور بهره می برند. گردش کار مبتنی بر مدل‌سازی این فرصت را به وجود می آورد که قبل از احداث سازه، راه حل های بهینه به صورت مجازی نمونه سازی شود.

طرفین پروژه می توانند طراحی، دقت و کامل بودن اطلاعات را به‌راحتی درک و بررسی کنند. همچنین با مدل‌سازی اطلاعات ساختمان می‌توان تجسم و ارزیابی هزینه، زمان و سایر پارامترهای پروژه را آسان تر کرد. BIM برای بهبود ارتباطات بین طرفین پروژه و به طور کلی افزایش کیفیت کار، رویکردی فوق العاده مؤثر و کارآمد است.

مدل اطلاعات ساختمان فناوری قدرتمندی است که به معماران، مهندسان و پیمانکاران اجازه می‌دهد تا درک کنند که چگونه می‌تواند فعالیت های ساخت را به شکلی روان و مؤثر انتقال دهند. به عنوان می‌توان یک منبع دانش مشترک برای داده های قابل اعتماد برای تصمیم گیری در مورد جنبه های مختلف پروژه تعریف کرد. همۀ اعضای یک پروژه می توانند اطلاعات سیستماتیک را از طریق کانال ها به اشتراک بگذارند.

آمار و ارقام از مزایای استفاده از BIM چه می گویند:

• ۸۲ درصد از افراد معتقد بودند که مدل‌سازی اطلاعات تأثیر بسیار مثبتی بر روی بهره وری شرکت آنها داشته است.
• 79 درصد از افراد اظهار داشتند که استفاده از BIM نتایج پروژه را بهبود می بخشد که شامل درخواست کمتر برای اطلاعات (RFI) و کاهش مشکلات هماهنگی میدانی است.
• ۶۶ درصد از نظرسنجی ها معتقد بودند که استفاده از مدل‌سازی اطلاعات ساختمان شانس آنها را برای برنده شدن در پروژه ها افزایش می‌دهد.
• ۶۲ درصد از افراد قصد دارند مدل‌سازی اطلاعات برای بیش از ۵۰ درصد پروژه‌های خود در سال ۲۰۲۰ استفاده کنند.

6. سطوح مدل‌سازی اطلاعات ساختمان

سطوح مختلف BIM را می‌توان برای انواع مختلف پروژه ها به دست آورد. هر سطح نشان دهنده مجموعه ای متفاوت از معیارها است که سطح خاصی از تکامل پروژه را نشان می‌دهد. سطح مدل‌سازی اطلاعات  با صفر شروع می‌شود و به 4، 5 یا 6 بعد می رسد. هدف از هر سطح، سنجش میزان کارآیی یا میزان اشتراک و مدیریت اطلاعات در کل فرایند است.

در زیر شرح مختصری از سه سطح اول و توضیح اینکه چه معیارهایی در هر مرحله وجود دارند، آورده شده است:

1.6. سطح صفر BIM

سطح صفر به این معنا است که کار به طور مشترک انجام نمی شود. اگر کاربر از CAD دو بعدی استفاده می‌کند، می‌تواند با اطمینان بگوید که در سطح صفر است. امروزه این سطح از BIM به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد.

2.6. سطح 1 BIM

استفاده از رویت یاCAD  سه‌بعدی برای کارهای مفهومی جهت تهیه اطلاعات و سایر اسناد، استفاده می‌شود. در این سطح، استانداردهای CAD مطابق استاندارد BS 1192: 2007 و اشتراک الکترونیکی داده ها که از یک محیط داده مشترک (CDE) انجام شده است، معمولاً توسط کاربر مدیریت می‌شود. بسیاری از شرکت ها در سطح 1 BIM هستند که شامل همکاری زیادی بین طرفین نیست و هر یک از افراد داده های خود را منتشر و مدیریت می کنند.

3.6. سطح 2 BIM

این سطح یک محیط کاری مشترک را فراهم می‌کند. در سطح 2، همه اعضای تیم از مدل‌های رویت یا CAD سه‌بعدی استفاده می کنند. با این حال، نحوه تبادل اطلاعات ذی نفعان، این سطح را از سایر سطوح متمایز می‌کند. اطلاعات مربوط به طراحی یک ساختماناز طریق یک قالب فایل مشترک به اشتراک گذاشته می‌شود. وقتی شرکت ها این اطلاعات را با داده های خود ترکیب کرده، در وقت خود صرفه جویی می کنند، هزینه ها را کاهش می دهند و دیگر نیازی به کار مجدد ندارند. ازآنجاکه داده ها از این طریق به اشتراک گذاشته می‌شوند.

4.6. سطح 3 BIM

سطح 3  همکاری بیشتری را ایجاد می‌کند. در سطح 3 به جای اینکه هر یک از اعضای تیم در مدل سه‌بعدی خود کار کند، همه می توانند از یک مدل پروژه مشترک استفاده کنند. این مدل در یک محیط مرکزی قرار دارد و همه می توانند به آن دسترسی داشته باشند. این شیوه دسترسی را Open BIM می گویند. بسیاری از کشورهای جهات متعهد شده اند که سطح 3 BIM  باید پیش نیاز کلیه پروژه هاس ساختمانی در سال های آینده باشد.

7. لیست نرم افزاری مورد استفاده در BIM

در زیر به چند نمونه از برنامه‌های مدل‌سازی اطلاعات ساختمان اشاره می کنیم:

1.7. نرم‌افزار رویت (Revit)

• امتیاز ۶ از ۵ ستاره

این برنامه به طور خاص برای فرایند مدل‌سازی اطلاعات ساختمان ساخته شده است.  رویت به طراحان و متخصصان ساخت و ساز کمک می‌کند تا ایده های خود را آنطور که در ذهن دارند پیاده کنند. برنامه رویت شامل ویژگی هایی برای طراحی معماری، مکانیک، مهندسی، ساخت و ساز و موارد دیگر است.

2.7. نرم‌افزار آرشیکد (ArchiCAD)

• امتیاز ۴.۵ از ۵ ستاره

ارشیکد یک برنامه مناسب برای مدل‌سازی اطلاعات ساختمان است که توسط معماران مورد استفاده قرار می گیرد. این  برنامه ا توابع مختلفی را ارائه می‌دهد که کاربر را از مرحله برنامه ریزی تا رسیدن به یک پروژه ساختمانی کامل، راهنمایی می‌کند.

3.7. نرم‌افزار وکتوروورکس آرشیتکت (Vectorworks Architect)

• امتیاز ۳ از ۵ ستاره

برنامه کتوروورکس آرشیتکت ابزاری برای مدل‌سازی، پیش نویس و مستند سازی است که با در نظر گرفتن روند طراحی پروژه‌های ساختمانی ایجاد شده است. این ابزار کاربران را قادر می‌سازد تا بهره وری انرژی را افزایش دهند و هزینه‌های آن‌ها را ساده سازی کنند.

8. آینده مدل‌سازی اطلاعات ساختمان

آینده صنعت ساخت و ساز به فناوری دیجیتالی مرتبط است و BIM آینده طراحی و مدیریت بلند مدت تأسیسات آن را بر عهده دارد. مدل‌سازی اطلاعات توسط فناوری و فرآیندهای کاربردی هدایت می‌شود و در حال ایجادتحول در تمام صنایع است. از آنجایی که سخت افزار، نرم‌افزار و برنامه‌های ابری قابلیت بیشتری برای رسیدگی به افزایش مقدار داده ها و اطلاعات خام را دارند، استفاده از BIM حتی بیشتر از آنچه در پروژه‌های فعلی وجود دارد بارزتر خواهد شد.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

امروزه مدل سازی اطلاعات ساختمان بخشی جدایی ناپذیر از آموزش معماری و ساختمان است. BIM وقتی به درستی آموزش داده شود و مورد استفاده قرار گیرد، به توسعه صنعت ساختمان کمک شایانی می کند. درحقیقت، آینده در اختیار مدل سازی اطلاعات ساختمان خواهد بود